Imaginez un bus électrique roulant sans bruit et affranchi des temps d’immobilisation habituellement nécessaires à la recharge de ses batteries. C’est ce que permet la « charge en mouvement » ou IMC (in motion charging). Pour en disposer, le véhicule est à la fois un trolleybus et un bus électrique à batteries. Les avantages de la formule IMC sont nombreux. Qu’il s’agisse de la souplesse d’exploitation, du confort climatique sans faille ou de la circulation dans des secteurs ou les lignes de contact sont indésirables, le bus IMC relance l’intérêt du trolleybus.
Avec le virage pris vers l’électromobilité, le bus électrique sur batteries (BEV, battery electric vehicle) semblait devenir le choix par défaut, au moins pour ceux qui en ont les moyens. Ce choix étant fait, il restait à arbitrer entre charge au dépôt et charge aux terminus « par opportunité » (OppCharge). Sur ce dernier point, il fallait encore trancher entre charge par le sol (Alstom SRS) ou par pantographe. Celui-ci devrait-il être solidaire du véhicule ou bien être « inversé » et fixé à une potence? Et pour en rajouter encore un peu, on pourra comparer les systèmes propriétaires à ceux qui offrent une certaine interopérabilité. Vous voulez laisser de côté toutes ces questions? C’est possible! Passez à la charge en mouvement! Cette IMC (in motion charging) s’appuie sur des fils trolley classiques et déjà parfaitement connus par tous les réseaux qui exploitent ou ont exploité des trolleybus. Un bus IMC alimente son moteur et recharge ses batteries quand il se trouve sous des fils, et il sait se passer de ces derniers là où ils sont absents. Qui dit mieux? Il existe une offre en bus IMC en Chine, où de tels véhicules sont déjà en service, par exemple à Shanghai. En revanche, la formule est moins répandue en Europe et permet au BHNS Crealis IMC d’Iveco Bus de faire l’événement. Son arrivée sur le marché accompagne la délimitation de zones à faible émission (ZFE) et la mise en place de plans de protection de l’atmosphère ou encore, celle de la directive véhicule propre.
Un bus IMC ne subit pas les contraintes d’autonomie des bus à batteries. Il assure le confort climatique (climatisation, chauffage) en conditions extrêmes sans être excessivement dépendant de l’autonomie de ses batteries pour cela. Il se passe de lignes aériennes là où elles sont inacceptables ou difficiles à financer.
Iveco Bus a déjà une longue expérience des trolleybus, si l’on considère l’héritage des marques disparues. Citons par exemple les Vetra (caisse Berliet, partie électrique Alsthom), les Renault ER100 et PER180H (caisse RVI, partie électrique CEM-Œrlikon) ou les Irisbus Cristalis ETB (caisse Heuliez, partie électrique Alstom – sans H cette fois). Avec l’arrêt du Cristalis, en 2011, Iveco Bus change de partenaire pour la fourniture du matériel électrique. Alstom s’étant désengagé de la fourniture d’organes pour trolleybus, Iveco Bus s’est tourné vers Škoda Transportation, et plus exactement vers son entité Škoda Electric. Celle-ci est spécialisée dans les organes électriques pour trolleybus et matériel ferroviaire. Elle dispose d’une solide expérience en participant activement à l’équipement des nombreux réseaux de trolleybus déployés en Europe de l’Est et exporte des kits trolleybus sur tous les continents. Précisons que Škoda Transportation (logo sur fond bleu) est aujourd’hui indépendant de la branche automobile Škoda Auto (logo sur fond vert) qui a été intégrée au groupe Volkswagen en 1991.
Le début de la collaboration entre Iveco Bus et Škoda Electric a été marqué par la réalisation de 49 trolleybus Crealis pour Bologne. Ces derniers doivent toutefois leur autonomie à un moteur diesel. Oui, mais ça, c’était avant. « Nous ne ferons plus de trolleybus dont l’autonomie serait obtenue par un moteur thermique auxiliaire, comme cela a pu se pratiquer par le passé », déclare Jean-Marc Boucheret en charge de la mobilité durable chez Iveco Bus.
« Quand on compare un trolleybus à un bus électrique fonctionnant sur batteries, plusieurs aspects sont à considérer. La vitesse en montée, l’autonomie autorisée par les batteries et l’impact de la climatisation et du chauffage sur cette autonomie ont tous des conséquences sur l’exploitation. Dans tous ces domaines, la comparaison est favorable au trolleybus. Oui, mais ses fils ne sont pas partout les bienvenus. On en vient donc à l’inmotion charging (IMC) avec des véhicules qui se rechargent tout en roulant », explique Jean-Marc Boucheret. Les avantages du trolleybus ou de l’IMC par rapport au bus à batteries sont amplifiés si on utilise des bus articulés (50 % plus lourds), si les vitesses sont élevées (les lignes BHNS sur voies réservées augmentent la vitesse commerciale de 50 %), si les déclivités sont importantes ou encore, si les contraintes climatiques imposent un usage intensif de la climatisation et du chauffage. Tous ces cas d’usage poussent le BEV jusqu’à ses limites. « C’est pourquoi l’IMC intéresse particulièrement les villes où les déclivités sont importantes et où il est nécessaire de recourir intensément au chauffage ou à la climatisation. Il correspond à la demande actuelle en faveur d’un transport zéro émission offrant de bonnes performances d’exploitation », ajoute Jean-Marc Boucheret. Comme tous les grands acteurs du marché qui proposent des BEV, Iveco Bus a auprès des opérateurs de transport une activité de consulting. Elle comprend l’analyse énergétique ainsi que le dimensionnement fondé sur la capacité de transport et la vitesse commerciale visées. « Nous faisons un rapport avec des préconisations en fonction du plan de transport à respecter », résume Jean-Marc Boucheret.
Si la charge au dépôt a été choisie pour un BEV, cette charge oblige à sortir le véhicule de l’exploitation. C’est pourquoi elle se pratique nuitamment dans le cas général. Comme un trolleybus, un BEV à charge par pantographe nécessite des infrastructures à mettre en place en ville. Cette charge à l’arrêt est « du temps d’exploitation dilapidé. Elle impose d’avoir de la place pour parquer le véhicule en ligne et interdit de hâter le départ en cas d’arrivée tardive », selon Jean-Marc Boucheret. Il convient d’organiser les temps de charge en leur accordant la durée nécessaire au recouvrement de l’autonomie souhaitée tout en respectant la cadence de la desserte et les pauses réglementaires du chauffeur. Il faut synchroniser ces trois motifs d’arrêt pour que l’exploitation soit stable. La « charge par opportunité » entraîne des arrêts fréquents et oblige à consacrer du foncier au stationnement du ou des bus en charge en bout de ligne. Le bus IMC résout ce problème. Avec lui, il n’est plus jamais nécessaire de s’arrêter pour recharger les batteries. Évidemment, un bus IMC est capable, comme un BEV, de pratiquer le freinage par récupération, c’est-à-dire la conversion de son mouvement en électricité lors du ralentissement pour recharger sa batterie ou envoyer cette électricité dans les lignes de contact.
Le bus IMC circule sans bruit, en mode électrique, et sans fil lorsqu’il fonctionne sur batterie. Toutefois, il cumule les coûts de ses batteries et ceux des lignes aériennes de contact. Son coût est toutefois très inférieur à celui du tramway. Le bus articulé IMC est une solution lorsque le tramway est trop cher ou apporte une surcapacité. Schématiquement, une ligne de tramway coûte de 25 à 40 M€/km (infrastructure et matériel roulant) avec d’importantes différences entre les solutions les plus économiques comme à Besançon ou à Tours, et les plus onéreuses telles que celles déployées à Bordeaux et à Nice, où la disparition des lignes de contact aériennes entraîne un surcoût. En comparaison, l’installation des lignes de contact et des sous-stations pour trolleybus coûte de 0,5 à 1 M€/km avec de fortes variations selon les conditions locales. Quant au prix du bus IMC, il est comparable à celui d’un BEV offrant une capacité et un niveau de prestation équivalents. Un bus IMC embarque moins de batteries qu’un BEV. L’économie réalisée sur les batteries est compensée par le coût du dispositif de captage.
Selon les villes et leurs quartiers, le réseau électrique peut être ancien ou déjà proche de sa capacité maximale. D’une façon générale, il n’a pas été conçu pour l’électromobilité. La charge de nuit d’un BEV provoque un fort appel de puissance concentré en un point géographique. Pour charger 20 bus à raison de 50 kWh par bus, il faut disposer de 1 MWh pendant plusieurs heures. Un tel besoin est de nature à déstabiliser l’alimentation électrique d’un quartier. Avec la charge par opportunité, les appels de puissance ont lieu de façon aléatoire. Ces pics de demande sont difficiles à gérer par les réseaux. Rappelons qu’un point de charge par opportunité délivre de 150 à 600 kWh, mais généralement 300 ou 450 kWh et ce de manière « on-off ». Les appels de puissance par les trolleybus et IMC n’entraînent pas de tels pics. Ils sollicitent le réseau électrique de façon plus lissée et sont moins contraignants pour le réseau électrique qu’un BEV. À énergie égale, celle-ci leur est distribuée de façon répartie dans l’espace et dans le temps. Avec un trolleybus ou un IMC, les sous-stations sont placées sur l’ensemble de la ligne et répartissent ainsi les sollicitations du réseau électrique entre les différents secteurs de la ville. L’IMC permet également de traverser des quartiers sous-équipés en recourant à ses batteries.
Métro, tramway, trolleybus ou bus IMC nécessitent tous des sous-stations à intervalles réguliers qui leur fournissent du courant 750 V continu. Aux points de correspondance avec les réseaux ferroviaires urbains, les trolleybus peuvent donc éventuellement profiter de sous-stations déjà en place pour les réseaux ferrés à condition que leur dimensionnement soit adapté. On réalise ainsi une économie substantielle lors de la création d’une ligne de trolleybus. Le trolley ou l’IMC sont également des solutions permettant le maillage du réseau de transport en reliant par exemple une station de tramway à une station de métro ou de RER.
Le bus IMC est avant tout, ou est aussi un trolleybus selon l’autonomie que lui accordent ses batteries. « À propos des lignes de contact aériennes, la présence des fils reste un point dur, reconnaît Jean-Marc Boucheret. Avec l’IMC, la discussion porte sur les secteurs de la ville où il ne faut pas mettre de lignes aériennes pour des questions politiques ou en raison de contraintes d’exploitation. » Un bus IMC est conçu pour parcourir entre 25 et 40 % d’une ligne sur batteries uniquement. Son autonomie peut être utilisée pour étendre une ligne dont l’extrémité ne sera pas équipée pour le captage, ou bien pour circuler dans le cœur de la ville où les infrastructures aériennes sont indésirables. À cela s’ajoutent les manœuvres en bout de ligne et au dépôt qui peuvent être réalisées « sans fil ».
Aujourd’hui, le marché du trolley correspond aux fameuses « lignes fortes » des réseaux de bus. Parfois créées lors d’une restructuration de réseau, elles donnent l’occasion de mettre en place un service de type BHNS. Ce fut le cas sur le réseau Artois-Gohelle comme sur ceux de Montbéliard et de Nîmes.
Dans ce cadre, il y a mise en place de plans de déplacements urbains (PDU) et de schémas directeurs qui révèlent les axes majeurs du transport qu’il faut structurer et exploiter avec une offre de transport performante fondée sur un tramway ou sur un BHNS éventuellement électrifié. Selon la taille de la ville et sa configuration, il peut y avoir plusieurs phases de création des « lignes fortes » afin d’équiper prioritairement les axes nécessitant le débit le plus important. Les lignes BHNS peuvent ainsi n’arriver qu’après la mise en place d’un tramway qui ne s’envisage en France que sur site propre. Le bus, même en version trolley ou IMC, se contente d’une infrastructure partagée ou partiellement partagée. Il peut profiter d’un pilotage de la signalisation lui donnant la priorité aux intersections. Toutefois, aujourd’hui, « les métropoles veulent du BHNS en trolley », selon Jean-Marc Boucheret.
Les Civis Cristalis étaient atypiques dans la gamme. « Maintenant, on essaie d’avoir des véhicules partageant au maximum leur patrimoine technique avec le reste de notre gamme. Notre but est d’offrir aux métropoles un véhicule industrialisé, standardisé, abordable. L’arrivée d’un Crealis sur un réseau est simplifiée par le partage de sa technique avec celle des bus Iveco conventionnels déjà en service. Passer de notre gamme bus au Crealis, puis du Crealis au Crealis IMC sont des étapes incrémentales organisées pour ne pas faire peur aux réseaux », précise Jean-Marc Boucheret.
« Ce qui intéresse les exploitants, c’est la robustesse des systèmes et en particulier, la possibilité de détourner temporairement une ligne en raison de travaux ou de circonstances particulières. Sur ce point, le tramway est faible car ses itinéraires sont rigides et ses véhicules ne peuvent pas se doubler facilement en cas de panne. Face à cela, les exploitants sont favorables à l’IMC car il ne présente pas de risque technique. Ce sont les modes dégradés qui contribuent au choix d’un système. Le trolley est aussi plus rassurant que le bus à batteries, tandis que la demande en trolleybus glisse vers l’IMC », explique Jean-Marc Boucheret.
Les débuts commerciaux du Crealis IMC sont à la fois modestes et prudents puisque le premier client (Limoges) commande trois véhicules à livrer avant fin 2019. Dans un premier temps, ses batteries seront utilisées pour les manœuvres au dépôt et pour les demi-tours aux terminus. Jean-Marc Boucheret précise toutefois que plusieurs consultations sont en cours: « Pour certains projets, il nous est demandé de prévoir une exploitation des bus IMC sur vingt ans, car cette durée de vie est habituelle pour les trolleybus. Cela nécessite toutefois un remplacement de la batterie au cours de la vie du véhicule IMC. » Plusieurs villes italiennes sont intéressées, ainsi que des villes allemandes, autrichiennes et suisses dont les déclivités sont peu compatibles avec les BEV.
Existant depuis un siècle, le trolleybus se réinvente grâce à l’IMC. Celui-ci élargit l’éventail de solutions proposées pour les lignes de surface qui profitent à la fois de la lumière du jour et d’un accès relativement facile pour les PMR. Il reste à expliquer pourquoi les lignes de contact aériennes sont rejetées pour les trolleybus tandis qu’elles sont généralement acceptées pour les tramways.
Avec son Crealis IMC, Iveco Bus pourrait relancer une mode en faveur du trolleybus. Ce véhicule contourne la plupart des défauts du BEV et permet une exploitation performante, mais il nécessite une ligne partiellement équipée pour le trolley. Cet équipement est évidemment un investissement à long terme.
Sur le Crealis IMC, un mécanisme piloté assure la montée et la descente des perches qui ne sont pas orientées latéralement. En pratique, le réemperchage s’effectue au niveau des arrêts de bus où sont installés des « cônes de réemperchage » (en fait, des dièdres) chargés de guider les perches jusqu’aux fils.